农产品作为新工业原料

——德国农业发展的战略方向

朱立志 博士

农产品作为新工业原料指的是农产品在工业领域内作为生物性可再生原料重新替代石油、天然气、煤炭等矿物性原料，如利用农产品生产能迅速生物降解的润滑油、生物柴油、生物塑料、生物洗涤剂、汽车构件和特殊纸类等。在这方面，西方发达国家已进行了多年的全方位深入研究。尤其在德国，生产作为可再生性工业原料的农产品已成为持续发展农业的战略方向。德国联邦农业部专门成立了农产品作为可再生性工业原料科研管理局，自1993年以来，每年安排大笔资金用于研究、示范和推广这方面的高新技术，仅2000年就投入了5100万克。农产品作为可再生性工业原料这一发展战略已对农业、工业乃至整个社会和生态环境产生了积极的影响。

     农产品作为工业原料有着悠久的历史。随着十九世纪中叶的工业革命的开始，石油、煤炭及天然气等矿产资源的大量开发利用，矿物性原料迅速替代了生物性原料，这一传统的生产方式才逐渐地萎缩下去。但现代化的技术和巨大的应用潜力给农产品重新作为工业原料赋予了新的重大意义。当然这一过程不是简单地重复传统的方式，而是一方面对传统应用范围内的生产方式进行革新，另一方面不断开创新的应用领域。如开发利用菜籽油生产生物柴油，利用植物纤维合成品取代塑料。当代社会人们普遍关注“持续性”。农产品重新替代矿物原料作为工业原料，为子孙后代保护了数量有限的矿物资源，有利于解决与经济、环境及社会关系重大的问题，形成循环经济系统，保证经济的持续发展。

农产品作为新工业原料同时意味着高新技术的应用与实施，意味着对加工制造技术进一步完善的同时，还要对农业生产的常规模式根据农产品不同的用途进行相应的革新，用系统的分析方法研究出一套最经济的从农业生产经初加工到最终产品的各环节有机结合的技术体系。首先，为了使作为新工业原料的农产品高产且具有合适的品质，必须改变常规的育种方式、栽培模式和收割及初加工程序，如利用基因工程培育出不需要考虑口感和多种营养的高产而又节水、节肥型粮食及油料品种，在麻类收割过程中利用机器碎麻茎代替沤麻直接获取更适合于合成生物塑料和型材的麻纤维。其次，习惯于依赖矿物原料的工业也必须革新常规的生产方式。这是一项值得去完成的任务，既有利于生态环境，又能开拓带来效益的市场。农产品也会因此发挥长期以来人们没有真正认识的价值。

     农产品作为新工业原料在德国提出的背景，首先是农业政策，其次是资源政策和生态方面的因素：

1．休耕和粗放耕种是欧盟解决粮食过剩的二项农业政策措施。第三项措施，也就是积极性的措施，即开发农产品作为新工业原料；

2．从资源政策方面看，贮量有限的矿物资源如石油、天然气和煤炭应得到保护；

3．增加作为新工业原料的农产品种植面积可拉长轮作幅度，减少肥料和植物保护剂的应用。这有利于保护土地和水体。

为了减少粮食过剩，德国农民必须每年休耕10%左右的耕地。对休耕的耕地政府给予补贴。但农民可以在休耕地上种植作为新工业原料的农产品，而继续得到国家的休耕补贴。此外，还可在非休耕地上通过种植作为新工业原料的农产品对粮食作物进行进一步的有意义的替换。近些年来，作为新工业原料的农产品播种面积不断上升，1999年达750000公顷，占耕地面积的6%，占休耕地面积的50%。一项新的任务赋予了农民：为工业生产重要原料。

     开发利用农产品作为新工业原料所带来的事实上是物质和能量的良性循环。农产品作为生物性原料是CO2中性的，不会导致温室效应。其对矿物性原料的替代有利于中和温室效应，阻止全球性的气候变化。所谓农产品二氧化碳的中性，指的是农产品不同于石油、煤炭及天然气等矿产资源，其在使用过程中释放出的二氧化碳是过去短时间内通过光合作用储存起来的，不会对环境造成破坏。

     随着作为新工业原料的农产品品种的开发，有利于形成生物多样性，作物风景图案将更加丰富多彩；同时，拉长了轮作幅度，即同一块地上作物种类的更换更加频繁，这不但有利于恢复地力，还有利于减少病虫害。同时动物的生存环境也将多样化。

农产品中所含的许多成分都可以用来作为新工业原料，其中主要成分有油脂、糖、淀粉、蛋白及纤维等。

油脂类可用来生产润滑油、液压剂、膨胀剂、油漆、颜料及其它辅助剂及添加剂等；

糖类可用来生产洗涤剂、生物塑料、化装品、药物、酒精及其它辅助剂及添加剂等；

淀粉类可用来生产生物可降解性原材料，胶合剂、酒精及其它辅助剂及添加剂等；

蛋白类可用来生产生物可降解性原材料，结合剂、胶合剂、涂膜、膨胀剂及其它辅助剂及添加剂等；

纤维类可用来替代玻璃纤维、石棉纤维、塑料纤维生产建筑材料、汽车内壳、垫片、特殊纸类、纤维网、结缘材料、过虑材料等。

目前，在德国这方面的产品生产较多的有：

生物润滑油

    德国每年要消耗115万吨润滑油，除了回收再利用外，有一半流入地面和水体，对环境产生了很大的破坏。用动植物油脂来生产生物可降解性润滑油就可避免这一现象。德国1999年有37万公顷油菜籽用来生产工业用油，市场上有4万吨用菜籽油生产的润滑油。由用矿物性油到用生物性油的转化过程并不复杂，许多厂家已将生产的机器和设备做出了相应的改进。

生物柴油

    在德国目前人们可以在800个加油站买到菜籽生物柴油，大约每年有100万吨的销售额。

    菜籽油经过转化成生物柴油，能产生比较好的经济效益。随着生产工艺的改进，不但能够生产出高质量的生物柴油，还能生产出高质量的甘油。甘油可用于制药和生化产品。高质量的甘油价格十分昂贵，对生物柴油生产的经济效益影响甚大。另外，在生物柴油的生产和销售上，不同于对待矿物柴油，应实行税收优惠。这就相应地提高了生物柴油生产的经济效益。同时，随着加工工艺的进一步完善，加上开发利用动植物油料加工下脚料作为生产生物柴油的原料，生产成本将显著下降，经济效益将大幅度提高。

     生产菜籽生物柴油的最根本的动机就是其不可估量的生态效益。首先生物柴油替代矿物能源，使资源利用格局趋向合理。其次，由于生物柴油与矿物能源材料相比，具有明显的特点，必将有利于生态环境的明显改善：

（1）生物柴油是可再生的能源资源，增加生物柴油的生产，可以减少化石能源的消耗，减少对地球生态环境的过度破坏；

（2）生物柴油不含硫，不会导致酸雨现象；化石能源脱硫一直是一项世界性的难题；

（3）生物柴油没有怪味，也不含苯及其他芳香化合物，目前苯等芳香化合物具有的致癌性已得到科学家的证实，而在生物柴油的生产和使用中完全不会毒害人们的身体健康；

（4）由于生物柴油分子中含有分子内氧，用生物柴油为动力的柴油车燃烧充分，尾气中只有极少量的碳氢化合物排放，从而间接控制了大气污染；

（5）生物柴油不易挥发，很容易生物降解，如发生故障时不会挥发到大气中，也不会污染地面和水体。属于环境友好的能源产品。

生物可降解性材料及用自然纤维强化的塑料

这些产品看上去和摸上去都象塑料，可用来生产包装材料、碗碟、食品袋或汽车的内壳，利用的原料是淀粉、糖、纤维素、植物油及其它生物材料。

这些产品具有明显的环保优势，如用淀粉为主做成的植物营养钵可以在土壤里自动化解，不造成任何污染。除此以外，它们还具有其它方面的优良特性，如用自然纤维强化的塑料相对于用玻璃纤维强化的塑料体轻、隔音性能好，这使得它们越来越多的应用于汽车和飞机制造上。

建筑及绝缘材料

    健康且对环境无污染的建筑是必然的发展趋势。秸秆、碎木材及纤维通过压合可制作建筑材料和绝缘材料，其隔音、隔热性能都非常好。尤其在冬天可减少室内热量的散发，从而减少了能源的消耗，有利于保护环境。另外，植物作为建筑材料，其生长过程中积累的二氧化碳随之被固定住而不返回大气，有助于减轻温室效应。

洗涤用品

    长期以来，洗涤用品是用石化原料生产出来的，用后流入地下和水体，造成了严重的环境污染。生物洗涤用品效果同样好，但却很快被降解，不对环境造成危害。人们已经成功地利用玉米淀粉、马铃薯淀粉或者糖生产洗涤用品，用油脂和其它生物材料来生产正在研究之中。

涂料

    用生物性原料生产的颜料及油漆不散发有害气体，越来越受到人们的欢迎。尤其在日用品、办公用品及房屋建筑上，人们越来越多地采用由生物性原料生产的颜料及油漆。

电力及热量

    德国政府对再生能源的研究和生产实施了一系列的财政方面的支持措施。

前面提到的生物柴油除了作为动力外，还用来发电取暖。如柏林的帝国大厦就是用生物柴油供暖的。同时人们还利用有机废弃物和粪便来生产生物气发电供热，或用木材、秸秆和草进行气化来产生生物气。据估计，德国可望用生物气来满足1%的能量需求。目前，政府计划用生长快的植物来产生能源，这将给农业提供新的生产机会。生物体作为可再生性能源用来发电发热有着很大的潜力。作为可再生性能量载体的农产品在德国的扩大生产与欧盟委员会的白皮书“未来能源来自可再生性能源载体”中的目标相一致。这个目标是到2010年欧盟范围内来自于生物体的能源将增加到3倍。

其它

主要是药物和化装品。用动植物来生产药物和化装品潜力很大，人们生活水平提高后，对由动植物生产的药物和化装品的需求量也将越来越大。

 随着矿物性原料价格的上涨以及生物性原料优势的不断展现，农产品作为新工业原料的应用范围将越来越广。

    生产和加工作为新工业原料的农产品在德国带来了如下积极效果：

1．以农产品为原料生产出来的生物性材料用于特别需要考虑环保的领域，有效地保护了环境。如生物燃料用于城市交通、发电和供热，以减少城市的污染；生物润滑剂、生物柴油用于农用机械和设备，以减少对土地和水域的污染；

2．为创新性发展提供机会。如生产出能进入国际市场的产品；

3．乡村地区因此获益，就业机会将得到维持并增加；

4．农业因此获得新的生产机会和收入来源。

参考材料：

[1]Nachwachsende Rohstoffe, Bundesministererium fuer Ernaehrung, Landwurtschaft und Forsten, BonnApril 2000

[2]Ernst Robert Keller: Grundlagen der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion, Stuttgart, 1997